Ramon Leite Chaves Cabral

UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA
CENTRO DE CIÊNCIAS E TECNOLOGIA
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
CURSO DE ENGENHARIA SANITÁRIA E AMBIENTAL
Ramon Leite Chaves Cabral
DETERMINAÇÃO DA EFICIÊCIA ENERGÉTICA DA CENTRAL DE
AULAS DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA EM
CAMPINA GRANDE – PB.
CAMPINA GRANDE/PB
2014
RAMON LEITE CHAVES CABRAL
DETERMINAÇÃO DA EFICIÊCIA ENERGÉTICA DA CENTRAL DE
AULAS DA UNIVERSIDADE ESTADUAL DA PARAÍBA EM
CAMPINA GRANDE – PB.
Trabalho
de
Conclusão
de
Curso
apresentado ao Curso de Graduação em
Engenharia Sanitária e Ambiental da
Universidade Estadual da Paraíba, em
cumprimento à exigência para obtenção do
grau de Bacharel em Engenharia Sanitária e
Ambiental.
Orientadora:
Profa Dra Celeide Maria Belmont Sabino Meira
CAMPINA GRANDE/PB
2014
A minha família, que contribuíram para a conquista
desse objetivo, dando apoio, assistência e amparo.
Principalmente aos meus pais, pelos exemplos e
conselhos dados mostrando a importância dos
estudos, para meu crescimento não só profissional,
mas como ser humano.
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente a Deus por ter me dado o dom da vida e condições
que me trouxeram até os caminhos que estou trilhando.
Agradeço aos meus pais, Luiz Leite e Maria de Lourdes, por me darem uma
educação de caráter e por tanto me incentivarem durante toda minha vida estudantil,
servindo como exemplo no empenho e na busca para a realização de minhas
conquistas, pois sem eles nada disso seria possível.
Aos meus irmãos que contribuíram de alguma forma sempre me incentivando
e aconselhando a tomar as melhores decisões e que sempre acreditaram no meu
sucesso.
A Rahillyanne que esteve ao meu lado durante toda a minha graduação me
ajudando a manter o foco e contribuindo para minha felicidade.
Aos meus familiares que sempre me incentivaram com palavras e desejaram
meu sucesso.
Aos meus amigos de curso, em especial a André, Francisco, Tássio, Tamires
e Isaura que percorreram juntamente comigo toda a graduação e foram
responsáveis por me ajudarem a chegar onde estou.
Aos meus amigos de infância, Gefferson, Rodrigo, Weslley, Bruno e
Guilherme que estão participando de mais uma vitória e sempre estiveram ao meu
lado me incentivando e desejando meu crescimento pessoal e profissional.
Aos meus professores que pacientemente me ensinaram tudo o que sei e por
causa deles estou pronto para enfrentar qualquer desafio profissional, em especial a
minha orientadora, a professora Celeide Sabino que foi a responsável por me
auxiliar no desenvolvimento desse projeto, usando de todo seu conhecimento para
que eu pudesse concluir essa etapa da minha vida.
A Nilson que me ajudou com sua copiadora e todo seu aparato que contribuiu
de maneira específica para que pudesse me desenvolver durante a graduação.
Finalmente sou grato a todos aqueles que passaram por minha vida e de
alguma forma contribuíram para meu desenvolvimento pessoal e profissional.
“A educação é a arma mais poderosa que você pode usar para mudar o
mundo”
Nelson Mandela
RESUMO
A eficiência energética é utilizada para minimizar problemas ambientais,
reduz o consumo e conseqüentemente os custos, sem perder em momento algum a
eficiência e a qualidade dos serviços. Após a crise energética de 2001 surgiu à
necessidade de elaboração de projetos arquitetônicos e tecnologias
energeticamente eficientes para edificações, sem comprometer a qualidade de vida
de seus usuários. Foram desenvolvidas normas de desempenho e eficiência
energética, etiquetagem predial, que avaliam o nível de eficiência energético das
edificações residenciais (RTQ-R) e comerciais, de serviços e públicas (RTQ-C). O
objetivo geral foi estudar o nível de eficiência energética da Central de Aula da
Universidade Estadual da Paraíba em Campina Grande/PB. Para desenvolver a
pesquisa foi feito o levantamento de dados com base nos projetos arquitetônico e
complementares, em seguida foram feitas visitas in loco para detectar possíveis
divergências entre o projeto arquitetônico e o projeto executado pela Instituição e
posteriormente foram levantados dados de áreas, aberturas, luminosidade e
diagramas unifamiliares dos ambientes estudados, bem como os materiais
empregados, para verificação do atendimento ao Regulamento Técnico de
Qualidade de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicos. Após a aplicação do
método, a edificação em estudo atingiu o Nível de eficiência “C” - Equivalente
numérico “3”, nível este muito abaixo do desejável. A elevação do nível de eficiência
é de importância vital para redução dos custos com energia pela universidade. Deste
modo, recomenda-se um estudo mais detalhado com implementação de
modificações/complementações para elevar o nível de eficiência energética para
nível “A”.
PALAVRAS-CHAVES: Eficiência Energética, RTQ-C, Etiquetagem Predial.
ABSTRACT
Energy efficiency is used to minimize environmental problems, reduces consumption
and therefore costs, at any time without losing the efficiency and quality of services.
After the energy crisis of 2001 arose the need to prepare architectural design and
energy efficient technologies for buildings, without compromising the quality of life of
its members. Standards of performance and energy efficiency, building labeling,
assessing the level of energy efficiency of residential buildings (RTQ-R) and
commercial and public services (RTQ - C) were developed. The overall objective was
to study the energy efficiency level of the Central Hall of the State University of
Paraiba in Campina Grande/PB. To develop research data collection based on
architectural projects and complementary then were made was made site visits to
detect possible differences between the architectural design and project executed by
the Institution and later data areas, openings, illumination were raised and single
family diagrams of the studied environments, as well as the materials used for
verifying compliance with the Technical Regulation on the Quality of Commercial
Buildings, and Public Service. After application of the method, the building under
study reached the level of efficiency "C" - numeric equivalent "3", a level much lower
than desirable. Raising the level of efficiency is of vital importance to reduce energy
costs by the university. Thus, a more detailed study of the implementation of
changes/additions are recommended to raise the level of energy efficiency for "A"
level.
KEYWORDS: Labeling Building, Energy Efficiency, RTQ-C, Levels of Efficiency.
LISTA DE SIGLAS E ABREVIATURAS
RTQ-C – Requisitos Técnicos da Qualidade das construções Residenciais
RTQ-R – Requisitos Técnicos da Qualidade das construções Comerciais, de Serviço
e Públicos.
IEA – Agência Internacional de Energia.
PROCEL – Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica.
IRC – Índice de Reprodução de Cor.
LFC – Lâmpada Fluorescente Compacta.
PNE – Plano Nacional de Energia.
CONPET – Programa Nacional da Racionalização do Uso dos Derivados do
Petróleo e Gás Natural.
ENCE – Etiqueta Nacional de Conservação de Energia.
RAC-C – Regulamento de Avaliação da Conformidade do Nível de Eficiência.
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos.
ENEEL – Agência Nacional de Energia Elétrica.
DPIL – Densidade de Potência de Iluminação Limite.
EqNum – Equivalente Numérico.
DPII – Densidade de Potência de Iluminação Instalada.
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 2.1 – Cronograma dos passos para legislação da Etiquetagem no Brasil de
edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos........................................ 20
Figura 2.2 – Modelo da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE)
Edificações Comerciais, de Serviços e Públicos.................................. 21
Figura 2.3 – Fatores de Iluminação.......................................................................... 22
Figura 2.4 – Aparência da Cor.................................................................................. 29
Figura 2.5 – Lâmpada Incandescente....................................................................... 30
Figura 2.6 – Lâmpada de Halogênio......................................................................... 31
Figura 2.7 – Esquema de funcionamento de uma lâmpada fluorescente................. 32
Figura 2.8 – Lâmpada de vapor de mercúrio............................................................ 32
Figura 2.9 – Lâmpada fluorescente compacta.......................................................... 33
Figura 2.10 –Tipos de lâmpada fluorescentes compactas......................................... 33
Figura 2.11 –LED....................................................................................................... 36
Figura 3.1 – Localização do edifício da Central Integrada de Aulas, Campus I da
UEPB..................................................................................................... 38
Figura 3.2 – Perspectiva da Central Integrada de Aulas localizada no Campus I
da Universidade Estadual da Paraíba (UEPB)...................................... 39
Figura 3.3 – Planta baixa do pavimento térreo da Central de Aulas da UEPB........ 39
Figura 4.1 – Pavimento Elétrico da Central de Aulas da UEPB: Lado direito (a) e
Lado esquerdo (b).................................................................................. 52
LISTA DE TABELAS
Tabela 2.1 – Grandezas, Símbolos e Unidades....................................................... 27
Tabela 2.2 – Temperatura da Cor............................................................................. 28
Tabela 2.3 – Nível do índice de reprodução de cor.................................................. 29
Tabela 2.4 – Eficiência Luminosa das lâmpadas fluorescente compactas............. 34
Tabela 2.5 – Comparação entre Lâmpadas Incandescentes e Fluorescentes........ 35
Tabela 2.6 – Características Técnica das lâmpadas................................................ 35
Tabela 2.7 – Características econômica das lâmpadas........................................... 35
Tabela 4.1 – Pré-Requisitos para obtenção de eficiência energética...................... 41
Tabela 4.2 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação
(DPIL) para o Nível de Eficiência Pretendido – Método da Área do
Edifício.................................................................................................. 46
Tabela 4.3 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação
(DPIL) para o Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades
do Edifício, Parte 1............................................................................... 48
Tabela 4.4 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação
(DPIL) para o Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades
do Edifício, Parte 2................................................................................49
Tabela 4.5 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação
(DPIL) para o Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades
do Edifício, Parte 3................................................................................50
Tabela 4.6 – Equivalente Numérico.......................................................................... 50
Tabela 4.7 – Consumo de energia mensal da Central de Aulas............................... 51
SUMÁRIO
1.0 INTRODUÇÃO.......................................................................................................
13
1.1 Objetivo Geral................................................................................................14
1.2 Objetivos Específicos....................................................................................
14
2.0 REV ISÃO DE LITERATURA................................................................................15
2.1 Conforto Ambiental e Eficiência Energética..............................................15
2.2 Política para Eficiência Energética de Edificações...................................16
2.3 Normas e Regulamentação Brasileira de Eficiência Energética..............18
2.4 Regulamentação para Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos.....20
2.5 Iluminação.....................................................................................................24
2.5.1 Iluminação Natural...............................................................................25
2.5.2 Iluminação Artificial.............................................................................26
2.5.3. Fatores Importantes para Iluminação...............................................26
2.5.4. Principais Características de uma Lâmpada....................................28
2.5.5 Tipos de Lâmpadas..............................................................................29
3.0 MATERIAIS E MÉTODOS.....................................................................................38
3.1 Descrição da edificação ..............................................................................39
3.2 Metodologia utilizada................................................................................... 40
4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO........................................................................... 41
4.1 Procedimentos para a Determinação da Eficiência Energética................43
4.2 Método da Área do Edifício...........................................................................44
4.3. Método das Atividades do Edifício..............................................................
46
4.4 Equivalente Numérico (EqNum)...................................................................50
5.0 CONCLUSÃO.......................................................................................................54
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS.....................................................................55
13
1.0 INTRODUÇÃO
Eficiência energética é uma atividade que procura otimizar o uso das fontes
de energia. A utilização racional de energia, às vezes chamada simplesmente de
eficiência energética, consiste em usar menos energia para fornecer a mesma
quantidade de valor energético. Por definição, a eficiência energética consiste da
relação entre a quantidade de energia empregada em uma atividade e aquela
disponibilizada para sua realização. Os equipamentos em nossa casa, escritório, o
nosso carro, a iluminação das ruas e até as centrais que produzem e distribuem a
energia, quer seja eletricidade, gás natural ou outra, consomem de alguma forma
uma fonte de energia. A utilização abusiva das fontes de energia de origem de
combustíveis fósseis, como o petróleo (37%), o carvão (27%), o gás natural e o
urânio contribuem exponencialmente para a libertação de dióxido de carbono para a
atmosfera trazendo conseqüências desastrosas para o Planeta, como as chuvas
ácidas, o aquecimento global e a redução da camada de ozônio.
Edifícios energeticamente eficientes, processos industriais e de transporte
poderiam reduzir as necessidades energéticas do mundo em 2050 por um terço, e
será essencial no controlo das emissões globais de gases com efeito de estufa, de
acordo com a Agência Internacional de Energia. A adoção de soluções ou medidas
eficientemente energéticas em edifícios pode passar como, por exemplo, por colocar
um isolamento térmico de modo a se consumir menos energia para aquecimento e
arrefecimento mantendo a mesma temperatura, instalar lâmpadas econômicas, em
vez de lâmpadas incandescentes para atingir o mesmo nível de iluminação. Redes
de sensores sem fio são muitas vezes utilizados para visualizar o uso de energia em
cada ponto para melhorar a eficiência (FERREIRA, LOPES JÚNIOR, 2008).
A utilização das energias renováveis como fonte de energia para consumo
das necessidades energéticas quer de climatização como de aquecimento de águas
quentes sanitárias e de piscinas é uma das formas mais eficientes de reduzir o
consumo de energias de combustíveis fósseis. A instalação de painéis solares
térmicos na cobertura dos edifícios pode representar uma redução de 60% no
consumo de energia para aquecimento de águas sanitárias.
14
A eficiência energética e as energias renováveis são os "dois pilares" da
política energética sustentável. Como todo país em desenvolvimento, o Brasil tem
uma grande demanda reprimida de energia - mas os índices nacionais de perda e
desperdício de eletricidade também são altos. O total desperdiçado, segundo o
PROCEL, chega a 40 milhões de kW, ou a US$ 2,8 bilhões, por ano. Os
consumidores - indústrias, residências e comércio - desperdiçam 22 milhões de kW;
as concessionárias de energia, por sua vez, com perdas técnicas e problemas na
distribuição, são responsáveis pelos 18 milhões de kW restantes. Portanto, além de
promover a substituição de insumos esgotáveis (combustíveis fósseis) e a redução
da intensidade do uso de energia, qualquer política energética deve estimular a
eficiência e o combate ao desperdício por meio de instrumentos de regulação - como
a especificação de códigos com consumo máximo de energia em construções ou
padrão de desempenho e melhorias em equipamentos para garantir a incorporação
de novas tecnologias, mais eficientes, pelos fabricantes (PROCEL, 2013).
1.1 Objetivo Geral
Estudar o nível de eficiência energética da Central de Aula da Universidade
Estadual da Paraíba em Campina Grande/PB.
1.2 Objetivos Específicos

Verificar a aplicabilidade dos Requisitos Técnicos da Qualidade para Nível de
Eficiência Energética de Edificações Comerciais – RTQ-C.

Estudar a metodologia do RTQ-C na utilização da Central de Aula da
Universidade Estadual da Paraíba em Campina Grande/PB.

Avaliar o sistema de iluminação da Central de Aula da Universidade Estadual da
Paraíba em Campina Grande/PB.
15
2.0 REVISÃO DE LITERATURA
2.1 Conforto Ambiental e Eficiência Energética
A arquitetura exerce influência na percepção, na execução de atividades,
nas relações humanas e, principalmente, no conforto ambiental. O conforto
ambiental influencia, não apenas em aspectos relacionadas à visão e percepção,
mas o que diz respeito aos processos fisiológicos, devido à variação da luz natural
ao longo do dia. Um ambiente preenchido por luz natural estimula não apenas nossa
percepção com relação à eficiência funcional, mas às nossas necessidades
biológicas. Nossa saúde, mental e física, é influenciada pela temperatura de cor
proporcionada pelas variações da luz. (MARTAU, 2009)
Segundo Fernandes (2010), os padrões mínimos de conforto ambiental
incluem o conforto térmico, luminoso e acústico e, condicionam a qualidade
ambiental do edifício, com conceitos e índices que se manifestam cada vez mais em
normas e legislações, entretanto, necessitam ainda do conhecimento de quais
condições devem ser atingidas para o alcance deste conforto. Os aspectos
relacionados ao conforto ambiental são condicionados pela morfologia de um
edifício, que deve favorecer o aproveitamento da luz natural, reduzindo o consumo
energético e considerando os aspectos de maior impacto para a eficiência
energética do mesmo.
Amorim (2007) descreve a utilização do diagrama morfológico para a análise
de projetos existentes ou como instrumento de projeto, compilando dados de uma
visão de maior escala, como o espaço urbano, até uma visão de menor escala,
considerando o edifício e seu ambiente. O desempenho energético é condicionado
por aspectos ambientais e ocorre por meio da forma e implantação da edificação.
Um edifício com ambientes muito profundos reduz o aproveitamento da iluminação
natural no caso de edificações térreas e, no caso de edifícios com pátio interno, o
aproveitamento da luz natural ocorrem de maneira mais eficiente nos ambientes
devido ao átrio.
16
A arquitetura contemporânea se depara com uma exigência que a insere em
um importante papel em busca da sustentabilidade, sua eficiência energética. Sua
responsabilidade deve estar pautada na busca de parâmetros relacionados com sua
capacidade de responder as demandas, mantendo o equilíbrio não apenas com o
meio em que está inserida, mas ser coerente a uma visão sistêmica e global
referente à utilização consciente dos recursos naturais e equilíbrio do meio
ambiente. (LAMBERTS et al. 2007).
2.2 Política para Eficiência Energética de Edificações
O
Brasil
possui
desde
1985
programas
de
eficiência
energética,
reconhecidos internacionalmente, como o Programa Nacional de Conservação de
Energia Elétrica (PROCEL), o Programa Nacional de Racionalização de uso dos
Derivados de Petróleo e Gás Natural (CONPET) e o Programa Brasileiro de
Etiquetagem (PBE). Mesmo antes destes, ainda em 1975, o Grupo de Estudos sobre
Fontes Alternativas de Energia (GEFAE) organizou, em colaboração com o
Ministério das Minas e Energia, um seminário sobre conservação de energia,
tratando-se, portanto de uma iniciativa pioneira no país (CABRAL, 2006).
O PROCEL foi criado pela Portaria interministerial nº 1.877, de 1985, tendo o
objetivo de “racionalizar o uso de energia elétrica e, como decorrência de maior
eficiência, proporcionar um mesmo produto ou serviço com menor consumo,
eliminando desperdícios e assegurando redução global de custos e de investimentos
em novas instalações do sistema elétrico”. De fato, estima-se que o custo médio do
programa de conservação seria de 25% a 30% mais barato do que o custo marginal
da expansão da matriz energética (CABRAL, 2006).
Em 1993, o PROCEL foi uma das linhas mestras da Campanha Nacional
Contra o Desperdício de Energia lançada pelo Ministério das Minas e Energia, tendo
um dos seus projetos de maior êxito a concessão anual do Selo PROCEL de
Economia de Energia. A ideia era estimular a fabricação de equipamentos e
eletrodomésticos mais eficientes e competitivos.
17
A primeira iniciativa no âmbito de legislações para promover a eficiência
energética no país surgiu como consequência da crise de energia de 2001, quando
foi sancionada a Lei No 10.295, de 17 de outubro de 2001, que “dispõe sobre a
Política Nacional de Conservação e Uso Racional de Energia” (BRASIL, 2001a).
Em seguida, o Decreto n° 4.059 de 19 de dezembro de 2001 (BRASIL,
2001b) regulamentou a Lei estabelecendo “níveis máximos de consumo de energia,
ou mínimos de eficiência energética, de máquinas e aparelhos consumidores de
energia fabricados ou comercializados no País, bem como as edificações
construídas”. Apontou também a necessidade de “indicadores técnicos e
regulamentação específica” para níveis de eficiência energética no país. O Decreto
criou o Comitê Gestor de Indicadores e Níveis de Eficiência Energética (CGIEE) e,
especificamente para edificações, o Grupo Técnico para Eficientização de Energia
nas Edificações no País (GT- MME) para regulamentar e elaborar procedimentos
para avaliação da eficiência energética das edificações construídas no Brasil
visando ao uso racional da energia elétrica (BRASIL, 2001b).
Em 2003 foi lançado o Plano de Ação para Eficiência Energética em
Edificações (PROCEL Edifica) que desenvolve e apoia projetos na área de
conservação de energia em edificações residenciais, comerciais, de serviços e
públicas, sendo estabelecidas seis vertentes de ação: arquitetura bioclimática,
indicadores referenciais para edificações, certificação de materiais e equipamentos,
regulamentação e legislação, remoção de barreiras à conservação da energia e, por
fim, educação. Essas atividades incluem pesquisas e apoio à produção de novas
tecnologias, materiais e sistemas construtivos, além de estimular o desenvolvimento
de
equipamentos
eficientes,
utilizados
em
edificações.
Para
tanto,
são
desenvolvidas bases de dados climáticos e estudos de posse e hábitos de uso de
eletrodomésticos, em âmbito regional; estimuladas a produção de bibliografias e
ferramentas de avaliação das condições de conforto e consumo de energia de
diferentes tipologias arquitetônicas, nas oito regiões bioclimáticas brasileiras, com o
objetivo de apoiar estudos e ampliar o nível de conhecimento técnico do setor. Junto
às universidades, são realizados projetos de capacitação de laboratórios e
oferecidas bolsas de pesquisa (BRASIL, 2011c).
Em junho de 2004 foi assinado o Convênio entre a Eletrobrás e a
Universidade Federal de Santa Catarina, convênio ECV 007/2004 PROCEL / UFSC,
18
para desenvolvimento da base técnica para esta regulamentação. A partir dos
estudos desenvolvidos verificou-se que as várias soluções eficientes de projeto
(envoltória) em conjunto com o uso de equipamentos eficientes podem levar estas
soluções para diferentes níveis de classificação de eficiência do edifício. Diante
desse quadro, o GT optou por desenvolver uma regulamentação para etiquetagem
de edifícios, em vez de uma norma de prescrições mínimas, pois pode trazer um
diferencial de mercado para edificações mais eficientes.
No final de 2005 foi criada a Secretaria Técnica de Edificações (ST
Edificações), responsável pelas questões técnicas que envolvem os indicadores de
eficiência energética, sendo coordenada pelo Programa PROCEL 1 e contando com a
participação de IMAM, IAB, CBIC, Caixa Econômica e UFSC.
Em 2006, o INMETRO foi incluído no processo através da criação da
Comissão Técnica de Edificações, onde é discutido e definido o processo de
obtenção da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) e em setembro
do mesmo ano, na quarta reunião do GT-MME, a versão experimental do texto da
regulamentação de etiquetagem de nível de eficiência de edifícios foi aprovada pelo
CGIEE.
2.3 Normas e Regulamentação Brasileira de Eficiência Energética
A regulamentação brasileira para etiquetagem de nível de eficiência de
edifícios especifica os requisitos técnicos, bem como os métodos para classificação
de edificações quanto à eficiência energética, sendo o objetivo da regulamentação
criar condições para a Etiquetagem Voluntária do nível de eficiência energética de
edifícios.
A classificação das edificações pode ser realizada através de dois métodos:
o Prescritivo e o de Simulação. O Método Prescritivo se caracteriza pela adoção de
equações, tabelas e parâmetros limites, onde é obtida uma pontuação que indica o
nível de eficiência parcial dos sistemas e total do edifício. O Método de Simulação
1
Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica criado em 1985 pelos Ministérios de Minas e Energia e
da Indústria e Comércio, transformado em Programa de Governo sob a coordenação executiva da
ELETROBRÁS.
19
utiliza um programa de simulação computacional, onde o desempenho do edifício é
comparado ao desempenho de edifícios referenciais de acordo com o nível de
eficiência. O nível de eficiência da edificação e/ou dos sistemas é indicado na
Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) e a concessão da etiqueta de
eficiência energética é realizada através do Instituto Nacional de Metrologia,
Qualidade e Tecnologia (INMETRO).
Para obter a classificação geral do edifício, as classificações por requisitos
devem ser avaliadas, resultando numa classificação final que varia de A (mais
eficiente) a E (menos eficiente). Para isso, pesos são atribuídos para cada requisito,
e de acordo com a pontuação final, é obtida uma classificação geral que também
varia de A a E. Os pesos ficaram distribuídos da seguinte forma: 30% para o sistema
de iluminação, 40% para o sistema de condicionamento de ar e 30% para a
envoltória. Os equivalentes numéricos adotados (EqNum) para os níveis de
eficiência de cada requisito são obtidos na Tabela 2.1.
Tabela 2.1 – Equivalente numérico (EqNum) para cada nível de eficiência
Nível de eficiência
EqNum
A
B
C
D
E
5
4
3
2
1
Iniciativas que aumentem a eficiência da edificação poderão receber um
incentivo de até um ponto na classificação geral a critério do GT Edificações do
INMETRO. Para tanto, estas iniciativas deverão ser justificadas e a economia
gerada deve ser comprovada. Estas podem ser sistemas e equipamentos que
racionalizem o uso da água, sistemas ou fontes alternativas de energia, sistemas de
cogeração e inovações tecnológicas que aumentem a eficiência energética da
edificação (LAMBERTS, CARLO, 2010).
20
2.4 Regulamentação para Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos
As metodologias para a classificação do nível de eficiência energética de
edifícios comerciais são o Regulamento Técnico da Qualidade para Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C) e os Requisitos
de Avaliação da Conformidade do Nível de Eficiência Energética de Edificações
Comerciais, de Serviços e Públicos (RAC-C) que se encontram definidos nas
portarias publicadas pelo INMETRO.
Como pode ser observado na Figura 2.1, o RTQ-C e o RAC-C foram
lançados em 2009, através das Portarias Nº 53 de 27 de fevereiro de 2009 (BRASIL,
2009a) e Nº185 de 22 de junho de 2009, respectivamente (BRASIL, 2009c).
Figura 2.1 – Cronograma dos passos para legislação da Etiquetagem no Brasil de
edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos.
Fonte: MEIRA, 2013.
21
O RTQ-C passou por quatro revisões: Portaria Nº 163 em 08 de julho de
2009 (BRASIL, 2009b), Portaria Nº 372 em 17 de setembro de 2010 (BRASIL,
2010a), Portaria Nº 17 em 16 de janeiro de 2012 (BRASIL, 2012a) e Portaria Nº 299
em 19 de junho de 2013 e o RAC-C por duas revisões: Portaria Nº 395 em 11 de
outubro de 2010 (BRASIL, 2010b) e Portaria Nº 50 em 01 de janeiro de 2013
(BRASIL, 2013a).
O RTQ-C aplica-se a edifícios condicionados, parcialmente condicionados e
não condicionados. Edifícios de uso misto, tanto residencial e comercial, como
residencial e de serviços ou residencial e publico, devem ter suas parcelas não
residenciais avaliadas separadamente.
Por meio da aplicação do procedimento descrito no RTQ-C é possível a
obtenção da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia - ENCE (Figura 2.2), a
qual especifica o nível de eficiência que alcança a edificação, classificando-a entre
os níveis A (mais eficiente) e E (menos eficiente).
Figura 2.2 – Modelo da Etiqueta Nacional de Conservação de Energia (ENCE) Edificações
Comerciais, de Serviços e Públicos.
Fonte: ELETROBRÁS, 2011
22
A ENCE poderá ser fornecida em três momentos: para o projeto da
edificação, para a edificação pronta depois de obtido o “habite-se” e finalmente para
edificação existente após reforma.
A obtenção da classificação geral da edificação somente será alcançada
quando analisados todos os sistemas que compõem a edificação: envoltória,
iluminação e ar condicionamento; caso contrário, pode-se optar pela classificação
parcial dos sistemas de iluminação, e/ou ar condicionado desde que a envoltória já
tenha sido avaliada. Uma equação pondera estes sistemas através de pesos e ainda
permite somar à pontuação final bonificações que podem ser adquiridas com uso de
energia renovável, cogeração e racionalização do consumo de água. Tais iniciativas
poderão receber até um ponto na classificação geral.
O texto do RTQ-C é estruturado em seis capítulos. No primeiro, traz
definições, símbolos e unidades. No segundo, trata dos objetivos do regulamento;
dos pré-requisitos gerais (circuitos elétricos, aquecimento de água e elevadores) e
específicos (dos sistemas de iluminação e de condicionamento de ar), dos
procedimentos de avaliação e das bonificações. O terceiro aborda a envoltória,
enfoca a transmitância térmica, cores e absortância dos materiais, além de
parâmetros para edifícios com iluminação zenital. Para cálculo de desempenho da
envoltória, oferece equações para obtenção de um Indicador de Consumo (IC), que
variam conforme o zoneamento bioclimático em que o país é dividido. No quarto
capítulo, trata de iluminação artificial. Envolve a eficiência de sistemas e controles,
condições para divisão de circuitos, aproveitamento da iluminação natural. Para a
classificação do sistema de iluminação, inclui cálculos de Densidade de Potência de
Iluminação e do nível de iluminância de projeto. No quinto capítulo trata de sistema
de condicionamento do ar, determina a eficiência mínima e as características de
equipamentos e sistemas condicionadores de ar de acordo com o nível de
desempenho desejado. No capítulo seis, detalha a forma de avaliação de
desempenho através de simulação computacional de edifícios condicionados
artificialmente ou naturalmente ventilados.
A análise da eficiência energética da envoltória pode ocorrer pelo método
prescritivo, com o Regulamento Técnico da Qualidade do Nível de Eficiência
Energética de Edifícios Comerciais, de Serviços e Públicos (RTQ-C), ou por
23
simulação computacional, método mais completo para qualquer análise do
desempenho térmico e/ou energético do edifício.
A etiquetagem dos níveis de eficiência pode ocorrer de maneira completa ou
parcial, um ou mais sistemas individuais, onde a edificação pode possuir um desses
níveis ou o nível geral da edificação. A etiquetagem parcial e a completa alteram seu
nível de eficiência através do cumprimento de pré-requisitos obrigatórios e por
bonificação na pontuação, visando incentivar o uso de energia solar para
aquecimento de água, uso racional de água, cogeração, dentre outros.
Segundo Oliveira et al.2011, a classificação do desempenho energético da
envoltória, definida pela norma, determina o Indicador de Consumo da Envoltória,
associando-o a outras variáveis arquitetônicas que produzem impacto sobre o
consumo energético da edificação. A intensidade relacionada à forma do edifício e a
sua localização geográfica é definida a partir do Zoneamento Bioclimático Brasileiro
(BRASIL,2005). Os parâmetros para edificações de todas as zonas bioclimáticas
são:

Área de projeção do edifício (Ape) - m²

Área total de piso (Atot) - m²

Área da envoltória (Aenv) - m²

Área de projeção da cobertura (Apcob) - m²

Volume da edificação (Vtot) - m³

Fator de forma (FF) - Área da envoltória / Volume total

Fator de altura (FA) - Área de projeção da cobertura / Área total de piso

Ângulo vertical de sombreamento (AVS) - Graus

Ângulo horizontal de sombreamento (AHS) - Graus

Porcentual de abertura total das fachadas (PAFT)

Fator solar de elementos transparentes /translúcidos (FS)
Segundo Signor et al. (2001) a avaliação da envoltória se apresenta na
maioria das análises sobre eficiência energética de edificações e grande parte das
variáveis utilizadas nas equações são relacionadas à envoltória da edificação. Em
qualquer edificação, as trocas de energia entre o exterior e o interior acontecem através da
24
envoltória do edifício constituída por paredes, pisos e coberturas em contato direto com o
ambiente externo.
As principais variáveis da envoltória do edifício que influenciam no gasto
energético estão relacionadas à forma, implantação, aberturas, proteções solares,
os materiais, etc. Estas variáveis, por sua vez, irão impactar no conforto ambiental
do edifício, considerando conforto térmico, luminoso e sonoro. Devem, portanto, ser
trabalhadas de forma a otimizar, tanto o desempenho energético quanto o conforto
ambiental do edifício (FERNANDES, 2010).
O conceito de eficiência energética envolve muitas variáveis de um edifício,
principalmente relacionadas à sua envoltória, mas a orientação e implantação do
projeto arquitetônico podem ser limitadas por diversos fatores, o ideal e que sejam
considerados de maneira a registrar as condições e aspectos da edificação para a
avaliação da eficiência energética pelo método escolhido (LAMBERTS et al. 2007).
A classificação será obrigatória nos próximos anos, mas a metodologia de
elaboração de projetos atuais não considera a coleta destes dados para a
etiquetagem dos edifícios, gerando a necessidade de reorganização dos elementos
do projeto de acordo com da ferramenta utilizada para elaboração do mesmo. No
caso do sistema mais utilizado atualmente para elaboração de projetos, as camadas
do desenho devem ser criadas em função da coleta de dados, demandando mais
tempo, já que os quantitativos dos projetos ocorrem manualmente e não consideram
os parâmetros da etiquetagem.
2.5 Iluminação
Desde a descoberta do fogo, o homem percebeu que tinha a sua inteira
disposição não apenas uma fonte de calor, existia ali também uma fonte natural de
luz. Ao longo da história inúmeros processos foram criados para que se obtivesse
iluminação como as cadeias alimentadas com gordura animal, óleos e vegetais, os
candeeiros a petróleo, as velas, até que finalmente Thomas Edison fez a descoberta
da lâmpada incandescente em 1879 que permaneceu até os dias de hoje com
apenas algumas melhorias. A lâmpada incandescente é a mais utilizada em todo o
mundo, porém a maior fonte de desperdício energético em relação à iluminação,
25
pois converte apenas 5% de toda energia consumida em luz e o restante é
convertido em calor. Sabe-se que o primeiro serviço que as operadoras de energia
disponibilizaram foi a iluminação, porém até os dias de hoje é o serviço onde há o
maior consumo de eletricidade e é uma das principais atividades emissoras de CO 2
relacionados ao setor energético. Assim, como os eletrodomésticos, as lâmpadas
também possuem um sistema de etiquetagem onde o consumidor pode escolher de
forma racional na perspectiva de iluminação qual o produto de maior eficiência
variando de A, mais eficiente, até E, menos eficiente. Hoje em dia, 19% de toda
energia utilizada no globo é consumida pela iluminação, claramente a redução da
quantidade de energia usada para o seu consumo nos tornaria energeticamente
mais eficiente, porém por conta de vivermos em uma sociedade moderna as luzes
elétricas se tornam imprescindíveis para que possamos permanecer ativos dia e
noite.
2.5.1 Iluminação Natural
A radiação emitida por cada metro quadrado da superfície solar corresponde
63 MW de energia o que equivale a 6.000 milhões de lumens, a atmosfera absorve
cerca de 20% da luz emitida pelo sol e reflete para o espaço cerca de 25%, dos
restantes 55%, uma parte atinge diretamente a superfície terrestre e outra parte é
difundida pela atmosfera, resultando delas a luz do dia. A quantidade de luz recebida
à superfície da terra varia com a localização geográfica, a latitude, a localização,
junto à costa ou no interior, o clima e a qualidade do ar. São fatores que afetam a
intensidade e a duração da luz do dia. Conseqüentemente a quantidade e a
qualidade da luz diurna varia em qualquer lugar com a hora do dia, a estação do ano
e as condições meteorológicas. Assim, a quantidade de luz que um edifício recebe
depende do local onde este se encontra, da sua orientação, da presença ou
ausência de obstáculos à sua volta e da refletividade das superfícies adjacentes. A
luz do dia é uma combinação de luz direta do sol com a luz difusa do céu, que
permite o reconhecimento imediato da forma e textura de tudo o que nos rodeia.
26
2.5.2 Iluminação Artificial
Em edifícios de serviços onde a utilização de luminárias se faz necessária
durante todo o dia faz com que o consumo de energia atinja 50% de todo o consumo
desses locais devido a utilização de lâmpadas pouco eficientes ocasionando na
perda da energia que ao invés de ser convertida em luz, é convertida em calor
acarretando o aumento da temperatura no local causando desconforto térmico
prejudicial no ambiente que reflete diretamente no consumo por parte dos recursos
de climatização nesses edifícios que somados aos meses quentes fazem com que o
desperdício energético seja maior, assim, podes-se concluir que a iluminação está
diretamente ligada as questões térmicas dos ambientes, ou seja, quanto mais
eficiente for um sistema de iluminação artificial, menor será a conversão de energia
em calor e conseqüentemente será menor o consumo em sistemas de climatização.
Mesmos com altos níveis de aproveitamento da iluminação natural, em algum
período será necessário o uso da iluminação artificial, tanto por parte dos períodos
noturnos ou por parte dos dias mais nublados fazendo com que a contribuição da
iluminação natural fique abaixo dos níveis aceitáveis, é aí onde entra a questão do
desenvolvimento de lâmpadas mais eficientes juntamente com os mais variados
tipos de luminárias ajudam significativamente na redução dos recursos energéticos,
pois além de servirem como suportes, as luminárias possuem componentes que tem
o papel de proteger a lâmpada modificando o tipo de luz emitidas por elas, a
exemplo dos difusores que evitam com que a luz seja emitida diretamente para os
objetos e pessoas, e os refletores que servem como espelhos que refletem uma
porção de luz que é emitida numa direção mais adequada.
2.5.3. Fatores Importantes para Iluminação
Para que a iluminação seja bem aproveitada, não basta que ela apenas tenha
um baixo custo energético, existem alguns fatores que são de grande importância
para que haja a melhor percepção visual possível como, o nível de iluminação, a
luminância no campo de visão, ausência de reflexos indesejáveis mais conhecidos
como encadeamento e a restituição de cor, por isso que a concepção dos sistemas
27
de iluminação precisa de um aprimorado conhecimento sobre os níveis de
iluminação, das características dos níveis luminosos e da distribuição de luz no
espaço, para isso se faz necessário conhecer e definir os níveis de grandeza
(Tabela 2.1) que caracterizam o fluxo luminoso (Figura 2.3).
Tabela 2.1 – Grandezas, Símbolos e Unidades
Grandeza
Símbolo
Unidade (SI)
Energia Luminosa
FluxoLuminoso
Intensidade Luminosa
Iluminâcia
Luminância
Eficiência Luminosa
Lm*s
Lm
Cd=lm/Sr
Lx=lm/m2
L=Cd/m2
Lm/W
Lúmen segundo
Lúmen
Candela
Lux
Candela/m2
Lúmen/Watt
Figura 2.3 - Fatores de Iluminação
A seguir tem-se algumas definições de termos:
 Fluxo Luminoso: A potência de uma lâmpada é a quantidade de energia por
ela consumida, onde apenas uma parte dessa energia é convertida em luz, ou
seja, fluxo luminoso que pode ser dimensionado em Watts ou lúmen.
28
 Intensidade Luminosa: É caracterizado como o fluxo luminoso que é emitido
em um uma direção em um ângulo sólido que emite uma radiação
monocromática com intensidade energética de 1/683watt ou em Candela
(Cd).
 Iluminância: É a relação existente entre a distância do emissor de luz e o
objeto iluminado, onde a iluminância é a quantidade de fluxo luminoso que
atinge a área de uma determinada superfície dimensionado pelo Lux ( lx) que
corresponde a iluminação uniforme de uma superfície por um fluxo luminoso
por metro quadrado.
 Luminância: É o brilho ou intensidade luminosa produzida ou refletida por
uma superfície, caracterizada pela relação existente entre a intensidade
luminosa e a superfície aparente vista numa determinada direção,
dimensionada por Luminância (L=Cd/m2).
 Eficiência Luminosa: Conhecida também por Rendimento Luminoso,é a
relação existente entre o fluxo luminoso produzido e a potência elétrica
consumida, ou seja, quanto maior o rendimento melhor será a lâmpada.
Dimensionada por Lúmen por Watt (lm/W).
2.5.4. Principais Características de uma Lâmpada
As lâmpadas possuem várias características, entre elas a Temperatura de
Cor que é quem determina a aparência de luz emitida pela fonte luminosa medida
em Kelvin (K), a cor da luz (Tabela 2.2 e Figura 2.4) depende da temperatura,
quanto maior a temperatura mais clara será o tom de luz emitido pela fonte A
referência feita as lâmpadas frias ou quentes não representa as características
térmicas da lâmpada e sim a tonalidade na qual a mesma apresenta ao ambiente.
Tabela 2.2 – Temperatura da Cor
Temperatura de cor (K)
Classificação
Tonalidade
T <3 300
3 300< T <5 300
T >5 300
Quente
Intermédia
Fria
Branco Quente
Branco Neutro
Branco Frio
29
Figura 2.4 – Aparência da Cor
O Índice de Reprodução de Cor (IRC) visa quantificar de forma fiel as cores
reproduzidas por uma fonte de luz e independe da sua temperatura de cor, ou seja,
é a capacidade de uma fonte de luz em reproduzir as cores o mais perto da
realidade, uma fonte de luz como o sol mostra todas as cores corretamente, e por
isso tem um IRC = 100. Quanto menor for este valor, pior é a restituição de cores
(Tabela 2.3).
Tabela 2.3 –Nível do índice de reprodução de cor
Nível
1A
1B
2A
2B
3
IRCRC
90 – 100
80 – 89
70 – 79
60 – 69
40 – 59
2.5.5 Tipos de Lâmpadas
Lâmpadas Incandescentes
Hoje em dia existem os mais variados tipos de lâmpadas que se adéqüem
aos mais variados usos e localidades, porém existem aquelas que são mais
30
utilizadas por conta do seu baixo índice de consumo energético e também há
aquelas que são utilizadas simplesmente pelo seu baixo custo de mercado.
As
lâmpadas
incandescentes
(Figura
2.5)
possuem
características
cromáticas bem próximas a restituição perfeita da cor, porém são capazes de
produzir apenas luz quente (entre 2400K a 3100K) que equivale a luz natural
captada ao pôr do sol e até uma hora depois proporcionando um fluxo de luz com
uma cor confortável, além de serem baratas e de grande variedade no mercado. O
tempo médio de vida de uma lâmpada incandescente é de aproximadamente 1000
horas sem que seja afetado pelo número de vezes na qual a mesma é acesa, porém
tem um tempo de vida muito abaixo das alternativas existentes no mercado.
Figura 2.5 – Lâmpada Incandescente
Fonte:
As lâmpadas incandescentes possuem um feixe de luz difuso, ou seja,
propaga a luz em todas as direções podendo ser acopladas em luminárias refletoras
que impeçam que a dispersão da luz proporcionando sua distribuição mais dirigida
de acordo com as necessidades exigidas. Um dos fatores que contribuem para seu
amplo comércio é o fato de que esse tipo de lâmpada é encontrada em vários
tamanhos e formatos, com baixo custo, por conta das características da luz emitida
o que a faz ser bastante utilizada principalmente em residências mesmo possuindo
uma baixa eficiência luminosa além de se situar entre 6 e 18 lm/W.
31
Lâmpada de Halogênio
As lâmpadas de halogênio (Figura 2.6) que conseguem atingir temperaturas
superiores a 3000K o que possibilitam um feixe de luz mais brilhante que reduz o
volume da lâmpada aumentando sua durabilidade, oferecendo mais luz por uma até
potência menor do que as incandescentes fazendo com que possuam uma vida útil
prolongada que varia de 2000 horas a 4000 horas, são usadas geralmente em
projetores para ambientes interiores e exteriores.
Figura 2.6 – Lâmpada de Halogênio
Fonte:
Lâmpadas de Descarga
Outro tipo comumente encontrado são as lâmpadas de descarga onde ao
sofrerem aquecimento recebem uma diferença de potencial no qual libera elétrons
que formam um gás ou plasma que é capaz de conduzir eletricidade, a descarga
elétrica necessária para garantir o funcionamento desse tipo de lâmpada é ativada
por um arrancador e um balastro. As lâmpadas fluorescentes são um tipo de
lâmpada de descarga, onde lhes são aplicadas uma tensão de rede e com a ajuda
dos balastros eletrônicos faz com que a mesma trabalhe de uma maneira mais
eficiente economizando assim mais energia e garantindo mais conforto e
comodidade.
32
Figura 2.7 – Esquema de funcionamento de uma lâmpada fluorescente
Fonte:
Lâmpadas de vapor de mercúrio
As lâmpadas de vapor de mercúrio de alta pressão têm uma luz
caracterizada por falta de radiação vermelha as deixando com uma cor branca a
azulada. Esse tipo apresenta uma eficiência luminosa que varia de 50 a 60 lm/W,
considerada média, possui um vida útil de aproximadamente 9000 horas, mesmo
assim possui um índice de restituição de cor baixo, sendo utilizada principalmente na
iluminação de estradas, aeroportos e grandes espaços exteriores.
Figura 2.8 – Lâmpada de vapor de mercúrio
Fonte:
33
Lâmpadas fluorescente compactas
Com a ajuda das novas tecnologias, com o passar do tempo as lâmpadas
passaram por uma grande evolução, tanto que hoje tem-se uma enorme variedade
com diversas formas e tamanhos, além de serem as mais eficientes possíveis as
lâmpadas fluorescente compactas (Figura 2.9 e 2.10), funcionam em uma tensão de
rede de 220v e são, via de regra, como alternativas de maior eficiência em relação
as lâmpadas incandescentes, sendo utilizadas principalmente no interior dos
ambientes.
Figura 2.9 – Lâmpada fluorescente compacta
Fonte:
Figura 2.10 – Tipos de lâmpada fluorescentes compactas.
Fonte:
34
A sua introdução no mercado tem vindo progressivamente a afirmar-se,
constituindo
uma
alternativa,
mais
eficiente,
relativamente
às
lâmpadas
incandescentes, são mais econômicas, se considerarmos o seu período de vida útil,
comparativamente com o das lâmpadas incandescentes. O fluxo luminoso das
lâmpadas fluorescente compactas pretende igualar o das lâmpadas incandescentes,
mas como a sua eficiência é quatro a cinco vezes maior a energia consumida é
proporcionalmente mais baixa. A eficiência luminosa das fluorescentes compactas
varia entre 35 a 80 lm/W, convertem cerca de 25% da energia que consomem em
luz visível e por isso aquecem muito menos, sendo mais seguras quando em
funcionamento.
Outra
vantagem
quando
comparadas
com
as
lâmpadas
incandescentes é o seu mais longo tempo de vida útil, entre as 5000 e as 25 000
horas. As lâmpadas fluorescentes compactas são lâmpadas fluorescentes
miniaturizadas que se destinam a substituir as vulgares lâmpadas incandescentes.
Relativamente àquelas, a sua duração varia em média oito vezes mais (Tabela 2.4).
Tabela 2.4 – Eficiência Luminosa das lâmpadas fluorescente compactas.
Fonte de Luz
Lâmpada com filamento de tungsténio de Edison
Eficiência Luminosa (lm/W)
1,4
Lâmpada com filamento de tungsténio
15 – 20
Lâmpada de quartzo e halogéneo
20 – 25
LEDs de luz branca de alto brilho
40 – 85
Tubos fluorescentes e lâmpadas fluorescentes
compactas
50 – 80
Lâmpada de vapor de mercúrio
50 – 60
Lâmpada de vapor de sódio de alta pressão
100 – 140
As lâmpadas fluorescentes compactas são as opções mais eficientes para
se substituir as lâmpadas incandescentes uma vez que seja feita de forma correta a
troca de acordo com sua correspondência de potência (Tabela 2.5).
35
Tabela 2.5 – Comparação entre Lâmpadas Incandescentes e Fluorescentes.
Lâmpadas Incandescentes
Lâmpadas Fluorescentes Compactas
40 W
9W
60 W
11 W
75 W
15 W
100 W
20 W
Os mais variados tipos de lâmpadas possuem características econômicas e
técnicas que variam de acordo com sua utilização (Tabela 2.6 e 2.7).
Tabela 2.6 – Características técnica das lâmpadas.
Características
Potência (W)
Eficiência
luminosa
(lm/W)
Duração (horas)
Índice de Restituição de
Cor (IRC)
Incandescentes
Fluorescentes
Clássica
15 a 200
8 a 15
Halogênio
20 a 200
15 a 25
1000
90 a 100
2000
90 a 100
Tubular
15 a 58
58 a 93
Compacta
9 a 23
55 a 65
12000 a 18 000 6000 a 15 000
85 a 98
82 a 90
Tabela 2.7 – Características econômica das lâmpadas
Tipo de Lâmpada
100 W - Incandescente
20 W (38 mm) - Fluorescente
18 W (26 mm) - Fluorescente
20 W - fluorescente compacta
18 W - Sódio de baixa pressão
250 W -sódio de alta pressão
Lúmens/W
Duração (horas)
14
36
50
60
66
96
1000
9000
9000
8000
7000
12 000
Uma das tecnologias que faz com que se aumente a eficiência das
lâmpadas é o uso do balastro eletrônico, além de aumentar a eficiência em termos
de iluminação, o balastro, ajuda também na duplicação do tempo de vida o que
reflete diretamente no consumo de energia, calor dissipado e nos custos de
manutenção, proporciona uma maior quantidade de luz emitida pela sua fonte.
36
LED
Dessa
forma
a
utilização
de
novas
tecnologias
pode
influenciar
positivamente na economia de energia de um edifício. Em relação às novas
tecnologias, pode-se destacar uma das mais inovadoras no setor de iluminação de
qualquer tipo, o LED (Light Emitting Diode) é conhecida também como a luz no
estado sólido, pois os emissores da fonte de luz do LED são semicondutores que
emite uma luz visível que, virtualmente, não apresenta dissipação de calor e é muito
resistente a choques físicos e vibrações, além de serem bastantes duráveis. Embora
seja muito utilizado em vários tipos de aparelhos do uso cotidiano, o LED ainda
pouco usado para iluminação no interior das edificações, mas espera-se que num
futuro próximo esse tipo de fonte de luz substitua as fontes convencionais. O LED é
um semicondutor que emite luz num determinado comprimento de onda quando
percorrido pela corrente elétrica. Este efeito é uma forma de eletroluminescência. A
cor da luz emitida depende da composição química da substância de que é feito o
semicondutor e pode ter comprimentos de onda perto da banda do ultra-violeta, da
luz visível ou dos infra-vermelhos Os LED mais eficientes apresentam já eficiências
de 50 lm/W, o que é quatro vezes mais do que as lâmpadas incandescentes (12
lm/W) e não muito distante das lâmpadas fluorescentes compactas. O objetivo da
indústria visa atingir uma eficiência de 200 lm/W, a preços competitivos, até 2010.
Os melhores LED de luz branca (LED de alto brilho ou HB-LED) têm um período de
vida de 35 000 horas em funcionamento contínuo, enquanto uma lâmpada
incandescente de 75 W dura aproximadamente 1000 horas e uma LFC dura entre 8
000 a 12 000 horas.
Figura 2.11 – LED
37
A tecnologia do LED possibilita uma redução significativa na redução no
consumo energético, porém essa premissa vai de encontro com o alto custo de sua
implantação, apesar disso o LED apresenta elevada eficiência luminosa em relação
a produção de luz com a quantidade de energia utilizada para o mesmo, o retorno de
cores do ambiente se dá em variadas tonalidades e combinações o que permite uma
maior aproximação das condições naturais de iluminação, apresentam uma vida útil
longa em relação as lâmpada incandescentes, o LED é composto por circuitos
eletrônicos mais simples e não emitem calor, apresentam uma produção direta ou
combinada de luz branca facilitando a iluminação do ambiente, assim podemos
perceber que os impactos causados no meio são os menores possíveis, tanto por
conta da sua variedade de cores existentes, por ocupar espaços reduzidos
oferecendo as mesmas condições de iluminação e principalmente por conta da
redução do consumo energético. Ao analisarmos o ciclo de vida da generalidade dos
equipamentos dos eletrodomésticos que usualmente temos ao nosso dispor,
verificamos que o maior impacto no ambiente é o que decorre da utilização dos
recursos para a sua produção, do seu fabrico, do transporte e da deposição fim de
vida. No caso das lâmpadas de baixa eficiência energética o maior impacto
ambiental corresponde à fase de utilização, que pode corresponder até 95% do
impacto global, dependendo do tipo de lâmpada que se utilizar.
38
3.0 MATERIAIS E MÉTODOS
Este estudo foi desenvolvido no edifício da Central Integrada de Aulas (CIA)
localizado no Campus I da Universidade Estadual da Paraíba (UEPB) em Campina
Grande/PB (Figura 3.1). O projeto arquitetônico da edificação foi desenvolvido pelo
Centro de Planejamento Oscar Niemeyer – CEPLAN/UnB (Figura 3.2), em agosto de
2009, e inauguração da edificação ocorreu no dia 06 de Agosto de 2012.
Figura 3.1 – Localização do edifício da Central Integrada de Aulas, Campus I da UEPB
Fonte:
Atualmente funciona na edificação o centro de Educação (CEDUC), como os
cursos de História, Geografia, Pedagogia, Filosofia e Letras e o Centro de Ciências
Sociais Aplicadas (CCSA) como os cursos de Comunicação Social, Serviço Social,
Administração e Ciências Contábeis soma mais de cinco mil alunos.
39
Figura 3.2 – Perspectiva da Central Integrada de Aulas (CIA) localizada no Campus I da
Universidade Estadual da Paraíba (UEPB)
Fonte:UEPB
3.1 Descrição da edificação
O desenvolvimento do projeto arquitetônico foi em módulos, característica da
arquitetura modernista, cujo objetivo foi agilizar a execução do mesmo. O edifício em
estudo é composto por quatro pavimentos, sendo um térreo e três pavimentos tipo.
No pavimento térreo (Figura 3.3) está localizado, um hall de acesso com
área de convivência e espaço para exposições.
Figura 3.3 – Planta baixa do pavimento térreo da Central de Aulas da UEPB.
40
Em cada um dos pavimentos tipo estão localizadas as coordenações,
departamentos, sala de professor, salas de aula, laboratórios, auditório e biblioteca
setorial. Totalizando cerca de 200 salas de aula, 3 bibliotecas e 3 auditórios.
A envoltória da edificação é composta por proteção solar horizontal e vertical
em concreto aparente exercendo funções de controle da luz natural e ventilação da
edificação, contribuindo para o conforto térmico do local. As paredes de vedação são
em alvenaria de ½ vez revestida com reboco, massa acrílica e pintura branca.
3.2 Metodologia utilizada
Inicialmente foi feita uma pesquisa na Prefeitura da UEPB para
levantamento das plantas de arquitetura e demais projetos complementares, que foi
disponibilizadas em AutoCad. Em seguida foram feitas várias visitas in loco para
detectar possíveis divergências entre o projeto arquitetônico e o projeto executado
pela Instituição.
Foram levantados dados de áreas, aberturas, luminosidade, os diagramas
unifamiliares e plantas elétricas dos ambientes estudados, bem como os materiais
empregados na envoltória, para verificação do atendimento ao Regulamento Técnico
de Qualidade de Edificações Comerciais, de Serviços e Públicos.
41
4.0 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Como o edifício não foi construído dentro das bases especificadas, ou seja,
com uma prévia obtenção do consumo desejado já em planta, não foi possível a
obtenção da Densidade de Potência de Iluminação Instalada (DPL I) que seria um
dos dados mais importantes para a avaliação da eficiência energética, assim sendo
foi consultado o consumo durante um período de um ano, entre Outubro de 2012 a
Outubro de 2013, de posse dos dados foram feitas as análises das atividades e
caracterizadas de acordo com o descrito no Manual do RTQ-C e RAC-C. Para tanto,
os objetivos específicos são: medições in loco da temperatura do ar, temperatura
radiante, umidade relativa e iluminação dos ambientes analisados, análise de
conforto ambiental pelo método de Fanger e por carta bioclimática de Givoni; análise
da iluminância dos pontos medidos; avaliação da envoltória e do sistema de
iluminação pelo método prescritivo do RTQ-C.
Para obter um sistema de eficiência energética de alto nível sabe-se que
devem ser atendidos o maior número possível de pré-requisitos, a Tabela 4.1
apresenta os resultado dos cálculos dos pré-requisitos necessários para que cada
nível atenda um valor específico de eficiência.
Tabela 4.1 - Pré-Requisitos para obtenção de eficiência energética
Pré-requisito
Nível A
Nível B
Nível C
Divisão De Circuitos
X
X
X
Contribuição de Luz Natural
X
X
Desligamento Automático do Sistema de
X
Iluminação
Um sistema de iluminação deve ser classificado com base no que está
descrito nas normas e sempre deve atender o maior número possível de
especificações respeitando os limites da potência instalada e os critérios de controle
42
de iluminação, dessa forma cada edifício é avaliado e classificado e dessa forma lhe
é atribuído o nível de eficiência e posteriormente uma etiqueta.

Nível A – O sistema de iluminação deve atender às especificações descritas nos
itens 9.1, 9.2 e 9.3;

Nível B – O sistema de iluminação deve atender às especificações descritas nos
itens 9.1 e 9.2;

Nível C – O sistema de iluminação deve atender às especificações descritas no
item 9.1.
Cada Ambiente fechado por paredes ou divisórias até o teto deve possuir no
mínimo um dispositivo de controle manual para acionar independentemente a
iluminação interna que seja de fácil acesso e localizada onde possa ser visto o
controle de toda iluminação, caso não se possa ver a área abrangida deve-se conter
um mapa informando qual a abrangência do controle manual. Por segurança dos
locais públicos os funcionários poderão ter o controle manual em seu local de
acesso.
Para áreas superiores a 250m2 cada dispositivo deve controlar:

250m2 para ambientes ≤ 1000m2

1000m2 para ambientes > 1000m2
43
Contribuição da Luz Natural
Ambientes com aberturas voltadas para ambientes externos, átrios não
cobertos ou coberturas translúcidas e que contenham uma fileira de luminárias
paralelas às aberturas devem possuir controle manual ou automático, para o
acionamento independente da fileira de luminárias mais próxima a abertura para o
melhor aproveitamento da luz natural.
Desligamento Automático do Sistema de Iluminação
Ambientes com áreas superiores a 250m2 deveram possuir um sistema de
desligamento automático

Em um horário pré-determinado com uma programação independente para
áreas ≤ 2500m2;

Sensor de presença que desligue a iluminação em 30min depois da saída dos
ocupantes;

Um sinal ou controle que indique que a área está desocupada.

Exceções – Locais de funcionamento 24h, tratamento ou repouso de pacientes,
onde falta iluminação e ofereça risco aos usuários
4.1 Procedimentos para a Determinação da Eficiência Energética
A determinação dos níveis de eficiência foi feita estabelecendo o limite da
potência de iluminação por m2 do edifício através de dois métodos.

Método da Área do Edifício

Método das Atividades do Edifício
Foram excluídos desses cálculos os sistemas complementares a iluminação
geral com controle independente nos seguintes casos:
44

Iluminação em ambientes especificamente projetados para uso de deficientes
visuais;

Iluminação em vitrines de lojas varejistas, desde que a área da vitrine seja
fechada por divisórias cuja altura alcance o forro;

Iluminação em ambientes internos que sejam especificamente designados como
um bem cultural tombado, de acordo com o IPHAN – Instituto do Patrimônio
Histórico Artístico Nacional ou outros órgãos municipais ou estaduais de
competência análoga;

Iluminação totalmente voltada à propaganda ou à sinalização;

Sinais indicando saída e luzes de emergência;

Iluminação à venda ou sistemas de iluminação para demonstração com
propósitos educacionais;

Iluminação para fins teatrais, incluindo apresentações ao vivo e produções de
filmes e vídeos;

Áreas de jogos ou atletismo com estrutura permanente para transmissão pela
televisão;

Iluminação de circulação externa;

Iluminação de tarefa ligada diretamente em tomadas, como luminária de mesa.
4.2 Método da Área do Edifício
Para avaliar de forma conjunta todos os ambientes do edifício atribuindo um
único valor limite para avaliar o sistema sendo utilizado somente para edifícios com
até três atividades principais ou para atividades que ocupem mais de 30% da área
do edifício. Essa avaliação é feita da seguinte forma:
 Identificar a atividade principal do edifício, de acordo com a Figura 12, e a
densidade de potência de iluminação limite (DPI L – W/m²) para cada nível de
eficiência;
45
Obs.: Para edifícios com atividades não listadas deve-se escolher uma atividade
equivalente.
 Determinar a área iluminada do edifício
 Multiplicar a área iluminada pela DPIL, para encontrar a potência limite do edifício;
 Quando o edifício for caracterizado por até três atividades principais determina-se
a densidade de potência de iluminação limite (DPI L) para cada atividade e a área
iluminada para cada uma. A potência limite para o edifício será a soma das
potências limites para cada atividade do edifício;
Obs.: a verificação do nível de eficiência será feita através da potência total instalada
no edifício, e não por atividade.
 Comparar a potência total instalada no edifício e a potência limite para determinar
o nível de eficiência do sistema de iluminação;
 Após determinar o nível de eficiência alcançado pelo edifício deve-se verificar o
atendimento dos pré-requisitos em todos os ambientes;
 Se existirem ambientes que não atendam aos pré-requisitos, o EqNum deverá ser
corrigido através da ponderação entre os níveis de eficiência e potência instalada
dos ambientes que não atenderam aos pré-requisitos e a potência instalada e o
nível de eficiência encontrado para o sistema de iluminação.
46
Figura 4.2 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação (DPI L) para o
Nível de Eficiência Pretendido – Método da Área do Edifício.
4.3. Método das Atividades do Edifício
Esse método avalia de separadamente os ambientes do edifício e deve ser
utilizado nos edifícios em que o Método da Área do Edifício não é aplicável e é feita
da seguinte forma:
47

Identificar adequadamente as atividades encontradas no edifício, de acordo com
a bibliografia (Figuras 15, 16 e 17);

Consultar a densidade de potência de iluminação limite (DPIL – W/m²) para cada
nível de eficiência para cada uma das atividades, (Figuras 15, 16 e 17)
Obs.: Para atividades não listadas deve-se escolher uma atividade equivalente.

Multiplicar a área iluminada de cada atividade pela DPIL, para encontrar a
potência limite para cada atividade. A potência limite para o edifício será a soma
das potências limites das atividades;

Calcular a potência instalada no edifício e compará-la com a potência limite do
edifício, identificando o EqNum (equivalente numérico) do sistema de
iluminação;

Se existirem ambientes que não atendam aos pré-requisitos, o EqNum deverá
ser corrigido através da ponderação entre os níveis de eficiência e potência
instalada dos ambientes que não atenderam aos pré-requisitos e a potência
instalada e o nível de eficiência encontrado para o sistema de iluminação.
Obs.: Opcionalmente, ambientes que possuam o índice de ambiente (K) menor
que o definido (nas Figuras 15, 16 e 17), ou Room Cavity Ratio (RCR) maior que
os descritos (Figuras 15, 16 e 17) podem ter um aumento em 20% na densidade
de potência de iluminação limite (DPIL). Este aumento de potência poderá ser
utilizado apenas por este ambiente, que deve ser avaliado individualmente, não
sendo computado na potência limite para o edifício.
K: Índice Ambiental (Adimensional)
At: área do Teto (m2)
Apt: Área do Plano de Trabalho
Ap: Área da Parede Entre o Plano Iluminante e Plano de Trabalho (m2)
RCR: Rom Cavity Ratio (adimensional)
Hp: Altura da Parede – considerada a altura entre o plano iluminante e o plano de
trabalho (m2)
48
P: Perímetro do Ambiente (m2)
A: Área do Ambiente (m2)
OBS: Quando existirem ambientes que utilizem este recurso (K/RCR), o
EqNum será encontrado através da ponderação dos equivalentes numéricos destes
ambientes e do edifício por suas potências.
Figura 4.3 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação (DPI L) para o
Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades do Edifício, Parte 2.
49
Figura 4.4 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação (DPI L) para o
Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades do Edifício, Parte 3.
50
Figura 4.5 – Limite Máximo Aceitável de Densidade de Potência de Iluminação (DPIL) para o
Nível de Eficiência Pretendido – Método das Atividades do Edifício, Parte 4.
4.4 Equivalente Numérico (EqNum)
Para que seja feita a classificação geral do índice de eficiência energética de
um edifício as avaliações parciais recebem uma classificação onde um número de
pontos corresponde à determinada eficiência que lhe é atribuída um número de
acordo com a Tabela 4.6:
Tabela 4.6 – Equivalente Numérico
A
1
B
2
C
3
D
4
E
5
51
No caso de edifícios que possuem áreas não condicionadas, para as áreas
de permanência prolongada, tais como lojas, escritórios, áreas de trabalho, é
obrigatório comprovar por simulação que o ambiente interno proporciona
temperaturas dentro da zona de conforto durante um percentual das horas
ocupadas. Edifícios totalmente ventilados naturalmente podem receber a ENCE
Geral, desde que se comprove que os ambientes atendem às temperaturas de
conforto.
Para a análise de todo o sistema de iluminação foram considerados como
objeto de estudo os três pavimentos onde se encontram as atividades principais, no
caso, as salas de aula, os escritórios e as bibliotecas por serem os locais que de uso
freqüente e na maior parte do tempo. Como foi dito anteriormente por conta de não
ser um edifico projetado para uma etiquetagem prévia não se pode obter um dos
dados mais importantes para o projeto que é a DPI I, mesmo assim não foi
considerado um problema devido o fato de terem-se os dados do consumo mensal
durante o período de um ano:
Tabela 4.7 – Consumo de energia mensal da Central de Aulas
Meses
Consumo (kW/mês)
Out/2012
106,6
Nov/2012
108,9
Dez/2012
108,9
Jan/2013
24,6
Fev/2013
95.9
Mar/2013
23,0
Abr/2013
15.6
Mai/2013
100.9
Jun/2013
107,4
Jul/2013
107,4
Ago/2013
110,7
Set/2013
105,8
Out/2013
110,7
52
Figura 4.1 – Pavimento Elétrico da Central de Aulas da UEPB: Lado direito (a) e Lado
esquerdo (b)
a)
b)
Uma vez que a falta de um dado relevante é prejudicial à continuação de
uma pesquisa, procuram-se outros métodos que possam obter os mesmos
resultados e que não se diferencie do proposto na metodologia de uma forma que
não impacte de forma negativa no resultado final, dessa maneira foi usa do outro
método para avaliar a eficiência energética do edifício e assim etiquetá-lo da
maneira correta, por não termos a DPII do prédio em questão usou-se o maior valor
53
do consumo mensal encontrado em um intervalo de tempo de um ano e dividiu-se
pela área total dos pavimentos analisados:
NE = C ÷ AT
NE – Nível de Eficiência
AT –Área Total
C – Consumo
Dessa forma se chegou ao seguinte resultado:
NE = 110,7kW ÷ 24021,9m2 = 4,6W/m2
Como o resultado final é a soma dos três pavimentos onde se concentram
as atividades, podemos chegar à conclusão que o nível de eficiência energético é
de:
NE = 4,6W/m2 x 3 = 13,8W/m2
Dessa forma podemos concluir que de acordo com a tabela o nível de
eficiência obtido é o Nível C, por estar enquadrado como uma Universidade e seu
EqNum é o 3 na escala de equivalências numéricas.
54
5.0 CONCLUSÃO
A caracterização da eficiência energética da Central de Aulas é importante
para a comunidade estudantil, para a instituição e para o meio ambiente, uma vez
que avalia todo o sistema de iluminação, com a finalidade de reduzir os gastos com
eletricidade e adequar dentro dos padrões do Programa PROCEL Edifica todo o
edifício.
Deve-se fazer o máximo possível para que seja atingido o melhor nível de
eficiência energética, mas que esteja sempre dentro das realidades estruturais do
empreendimento.
A edificação em estudo atingiu o Nível C de eficiência, sendo necessário
algumas modificações
de caráter estrutural podem ser aplicadas de modo a
melhorar o nível de eficiência.
55
BIBLIOGRAFIA
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Conformidade para o Nível de Eficiência Energética de Edifícios Comerciais, de
Serviços e Públicos. Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2010b.
56
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Nacional de Metrologia, Normatização e Qualidade Industrial (INMETRO). Portaria
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